提出一种反射式微纳光纤耦合器传感膜片，以实现高精度、连续和无创血压监测。该传感膜片由反射式微纳光纤耦合器、聚二甲基硅氧烷薄膜和环氧树脂基底组成，具有很高的压力灵敏度（-0.682 kPa^-1），且无需精确空间对准即可实现脉搏波检测；然后，构建双通道脉搏波检测系统，以获得肱动脉传导时间、桡动脉传导时间以及桡动脉和肱动脉之间的传导时间差值；基于上述参量，利用支持向量回归算法建立血压预测模型。实验结果表明，所提系统的收缩压平均偏差和标准偏差分别为0.08 mmHg和1.13 mmHg，舒张压的平均偏差和标准偏差分别为-0.35 mmHg和1.25 mmHg，符合美国医学仪器促进协会的标准，与其他类型的传感器相比，所提系统的准确度有明显提高。使用该系统监测一天内以及运动时的血压波动，结果表明该系统在连续精准测量血压方面具有可行性及很大的应用潜力。

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用，从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器，该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征，传感器能够以高耐久性、高灵敏度（20.58 %N^-1）、快速响应（86 ms）及大动态范围（0~16 N）检测多种时空触觉刺激，包括静态、动态压力和振动，并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点，可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。

提出一种基于夹层多模光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与虚拟游标效应结合的高灵敏度温度传感器，进行了理论分析和实验验证。该光纤MZI是通过在两段1 mm长的阶跃型多模光纤之间拼接一段20 mm的渐变多模光纤制成，夹层多模光纤MZI作为游标效应的传感干涉仪，利用信号处理对该光纤MZI的干涉光谱进行变频得到参考干涉仪光谱，通过叠加传感干涉仪和参考干涉仪的波形实现虚拟游标光谱。实验结果表明，在40~100 ℃温度范围内，该传感系统的温度灵敏度为3.884 nm/℃，与单个夹层多模光纤MZI相比，灵敏度提高了37.346倍。与传统的光纤游标传感器相比，所提出的虚拟游标夹层多模光纤温度传感器具有灵敏度极高、尺寸紧凑、制作简单、成本低、结果更可靠等优点。

针对双螺旋结构微纳光纤耦合器（DHMC），理论研究其游标效应的内在机理和光谱特性。实验制备直径为5~7 μm的DHMC，并研究其应变、温度以及折射率的传感特性，采用快速傅里叶变换（FFT）并利用带通滤波对特征干涉光谱数据进行提取，分别得到在x、y正交偏振态下的干涉光谱以及它们叠加形成的游标光谱。实验结果表明：制备的DHMC的结构参数及光谱特性与基于理论分析的预测基本吻合；DHMC的x、y偏振态干涉谱叠加形成的游标效应光谱与x、y正交偏振态下的干涉光谱相比较，对应变和温度传感呈现出减弱的光学游标效应，而对折射率传感则呈现出增强的光学游标效应。以上研究结论对DHMC的制备及其在折射率、温度及应变传感中的应用具有实际指导意义。

提出了一种基于夹层多模光纤干涉计的可穿戴式呼吸传感器。该传感单元是将一段长度为1~3 mm的渐变型多模光纤（GIMMF）夹在两段长度为1 mm的阶跃型多模光纤（SIMMF）之间制作而成的，由于二者芯径不匹配，故会构成光纤马赫-曾德尔干涉光路，其干涉峰的强度对微弯曲非常敏感，在0~2.36 m^-1曲率范围内最大灵敏度可达-74.03 dB/m^-1。基于此，将该夹层多模光纤干涉计集成到弹性腰带上并固定在人的腹部，通过监测该传感器透射谱中特征峰的强度变化可实时准确地获取呼吸信号。实验结果表明，该传感器可以区分不同类型的呼吸状况，且具有普遍适用性。

研究了一种基于色散拐点（DTP）微纳光纤耦合器（OMC）的通孔悬臂梁高灵敏度振动传感器。首先，从理论上分析OMC的轴向应变特性和振动特性，及其在轴向应变作用下的光谱特性。然后，采用熔融拉锥法制备多种不同直径的OMC并进行轴向应变实验。实验结果表明：当OMC的直径为1.6 μm时，其DTP位于1500 nm附近，轴向灵敏度高达-35 pm/με，约为普通OMC的3.5倍。最后，将具有高轴向应变灵敏度的OMC固定在通孔悬臂梁上，制作成一种高灵敏度振动传感器，用于检测振动信号。结果表明：传感器检测的频率范围为30~2800 Hz，在一阶谐振频率（52 Hz）处响应最强；在一阶谐振频率之前的平坦区（约40 Hz）中，传感器在微弱振动（0~0.6g）下的加速度灵敏度高达85 mV/（m·s^-2），并具有良好的线性度。

针对核反应堆热工设计与建模中堆芯气液两相流参数的测算需求，研究了一种基于激光成像的气泡群特征测量方法。在透明模型堆芯外部使用平面激光照射两相流形成横向探测截面，通过高速摄影获取气泡群在该截面处的前向光散射图像，利用圆度值分类法和优化的快速径向对称变换图形分割算法对图像进行处理，有效降低了气泡影像重叠引入的面积计算误差。基于气泡“断层轮廓-速度-形态”的约束关系，完成了气泡垂直速度的求解，最终所提方法实现了瞬时截面含气率测量、截面含气率均值成像、气泡三维形态重建和平均粒径分布计算。

为了非接触式测量提升系统制动器工作温度, 研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器。传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成。氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面。光纤采用6芯结构, 位于中心的光纤(纤芯直径400 μm)为光输出光纤, 用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面; 位于中心光纤外围的5根光纤(纤芯直径192 μm)为光接收光纤, 用于接收从氧化石墨烯温敏薄膜表面反射回的光束。实验研究了氧化石墨烯温敏涂覆液浓度、氧化石墨烯温敏薄膜与光纤探头的间距及器件初始表面粗糙度对传感器灵敏度的影响。实验结果表明, 当氧化石墨烯涂覆液质量浓度为0.15 g/mL, 温敏薄膜与探头端面的间距为4 mm, 金属表面初始粗糙度为3.4 μm时, 传感器灵敏度达到0.000 5/℃。

为了实现车辆质量实时、动态、准确地监测, 利用弹簧隔振器、塑料光纤及钢板构建了一种新型的质量实时监测光纤传感器。车辆质量信息采用光纤螺旋区域进行感知,隔振器通过螺丝对称地安装在高强度、高韧性钢板的4个角落, 螺旋光纤传感器固定在钢板的中心位置。实验研究了光纤螺旋圈数、光纤直径及车辆行驶速度对光纤传感器测量结果产生的影响, 以及传感器受车辆碾压后输出信号随时间的变化关系。研究发现, 当传感器光纤直径为2 mm, 传感器螺旋间距为20 mm, 传感器螺旋圈数为3圈, 车辆质量为1 143~3 279 kg, 车速为5~130 km/h时, 传感器输出信号与质量间具有线性关系, 最大相对误差为9.2%。